微机原理与接口技术（80386-Pentium) 艾德才 8第8章 外围接口

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1、第8章外设接口2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组8.1接口技术基础8.1.1概述接口可以看成是两个系统或两个部件之间的交接部分，它既可以是两种硬设备之间的连接电路，也可以是两个软件之间的共同逻辑边界。I/O接口通常是指微处理机与外部设备之间设置的一个硬件电路及其相应的软件控制。而且不同的设备都有其相应的设备控制器，它们往往都是通过I/O接口与微处理机取得联系的。微处理机与外设之间设置接口的理由是：2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组（1）一台机器通常配有多台外围设备，它们都配备有各自的设备号（

2、地址），通过接口可实现设备的选择。（2）外部设备种类繁多，速度不一，与CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲达到速度上的匹配。（3）有些外围设备可能串行传送数据，而CPU一般为并行传送，通过接口可实现数据串一并格式的转换。（4）外部设备的输入/输出电平可能与CPU的输入/输出电平不同，通过接口可实现电平的转换。（5）CPU启动外围设备工作，要向外围设备发出各种控制信号，通过接口可传送控制命令。（6）外围设备需将其工作状态（如“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等）及时向CPU报告，通过接口可监视设备的工作状态，并可保存状态信息

3、，供CPU查询。2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组值得注意的是：接口（Interface）和端口（Port）是两个不同的概念。端口是指接口电路中的一些寄存器，这些寄存器分别用来存放数据信息，控制信息和状态信息，与其相对应的就是数据端口、控制端口和状态端口。若干个端口加上相应的控制逻辑才能组成接口。CPU通过输入指令，从端口读入信息，通过输出指令，可将信息写入到端口中。2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组8.1.2接口的功能和组成8.1.2.1总线连接方式的I/O接口电路下图示出了总线结构的计算

4、机，每一台设备都是通过I/O接口挂到系统总线上的。图中的I/O总线包括数据线、设备选择线、命令线和状态线。I/O接口设备I/O接口设备I/O总线设备选择线命令线状态线数据线2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组1.数据线数据线是I/O设备与计算机之间数据代码的传送线，其根数一般等于存储字长的位数，或字符的位数，它通常是双向的，也可以是单向的。若采用单向数据总线，则必须用两组才能实现数据的输入和输出两种功能，而双向数据总线只需一组即可。2.设备选择线设备选择线是用来传送设备码的，它的根数取决于I/O指令中设备码的位数。如

5、果把设备码看作是地址号，那么设备选择线又可称为地址线。设备选择线可以有一组也可以有两组，其中一组用于计算机向I/O设备发送设备码，另一组用于I/O设备向计算机回送设备码。当然设备选择线也可采用一组双向总线代替两组单向总线。2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组3.命令线命令线主要用来传输CPU向设备发出的各种命令信号，如启动、清除、屏蔽、读、写等等。它是一组单向总线，其根数与命令信号多少有关。4.状态线状态线是I/O设备向计算机报告其状态的信号线，如设备是否准备就绪，是否向I/O发出中断请求等等。它也是一组单向总线。2

6、005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组8.1.2.2接口的功能和组成根据上述设置接口的理由，可归纳出接口通常应具有以下几个功能以及相应的硬件配置。1.选址功能由于I/O总线与所有设备的接口电路相连，但CPU究竟选择哪台I/O，还得通过设备选择线上的设备码来确定。该设备码将被送至所有设备的接口，因此，要求每个接口都必须具有选址功能。即当设备选择线上的设备码与本设备码相符时，应发出设备选中信号SEL，这种功能可通过接口内的设备选择电路来实现。下图展示出了接口1和接口2的设备选择电路。这两个电路具体线路可以不同，它们分别能识别

7、出自身的设备码，一旦某接口设备选择电路有输出时，它便可控制这个设备通过命令线、状态线和数据线与计算机交换信息。2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组设备选择电路框图SEL1接口1设备选择电路1SEL2接口2设备选择电路2设备选择线2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组2．传送命令的功能当CPU向I/O发出命令时，要求I/O设备能作出响应，如果I/O接口不具备传送命令信息的功能，那么设备将无法响应，故通常在I/O接口中设有存放命令的命令寄存器以及命令译码器，如图8.3所示。SEL1接口1设备选择电路命

8、令寄存器和命令译码器SEL2接口2设备选择电路命令寄存器和命令译码器命令线设备选择线2005年1月版权所有©天津大学电子信息工程学院课件制作组3．传送数据的功能既然接口处于计算机与I/O设备之